研究调查聚合物衍生的SiAlBCN陶瓷的结构演变和高温传感性能

中国郑州大学的邵刚团队最近研究了五方聚合物衍生的SiAlBCN陶瓷(PDC)的结构演变，并概述了用于高温极端环境的基于PDC的传感器技术。灵敏度高、响应快、检测范围宽的高性能温度传感材料十分稀缺和急需。

这项研究开发了一种具有吸引人性能的基于陶瓷的温度，可应用于1100°C的高温环境。该传感器在高温、高压、强氧化/腐蚀等极端环境温度的现场监测方面具有巨大潜力。

为了准确监测航空发动机关键热端部件表面温度信息，对评估气体燃烧效率、监测发动机运行状态以及故障诊断至关重要，从而进行热力建模与仿真、冷却可以验证气膜冷却技术的效果和热障涂层的性能。

“然而，在极其恶劣的工作环境下，准确获取温度、压力等信息仍然非常困难。”邵刚说。“聚合物衍生陶瓷(PDC)作为传感材料，由于其优异的热稳定性、良好的耐腐蚀/氧化性、抗蠕变性和高温半导体特性，被认为是监测温度信号的有前途的候选材料。”

这项工作介绍了在不同热解温度下制备聚合物衍生的SiAlBCN陶瓷。系统地分析了它们的结构演化，结果表明，随着温度的升高，游离碳相的尺寸增大，并且随着结构重组，非晶态SiAlBCN相变得更加有序。

“与SiCN和SiBCN陶瓷相比，SiAlBCNPDCs表现出优异的抗氧化/腐蚀性能，这与其较低的氧化速率常数(3.43mg2/(cm4·h))和挥发速率常数(0.57mg/(cm2·h)有关。h))，保证它们能够在极端环境下良好生存。”邵刚说。

“所制作的SiAlBCN温度传感器具有优异的稳定性、重复性和精度，可在最高1100℃的温度范围内工作，可在未来航空发动机、核反应堆、高超音速飞行器等极端环境下正常工作。

“未来，我们的团队将继续专注于开发可应用于更高温度的温度传感器。为了避免有线传感器带来的麻烦，我们将研究无线和无源传感器，以实现先进的信号检测。”

其他贡献者包括来自中国郑州大学材料科学与工程学院的ChaoMa、KunLiu、PengfeiShao、DaoyangHan、KangWang、MengmengYang、RuiZhao、HailongWang、RuiZhang。